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Nematodos Organismos microscópicos, multicelulares, semitransparentes, cuerpo en forma de gusano, no segmentado, anillado superficialmente, con simetría bilateral, poseen todos los sistemas orgánicos, excepto el respiratorio y circulatorio Características generales Los nematodos se encuentran distribuidos ampliamente y en cualquier nicho ecológico conocido que tenga cierta cantidad de agua Aunque sobreviven en casi todos los hábitats, son esencialmente acuáticos Pertenecen al Reino Animal El Phylum Nematoda es uno de los grupos mas abundantes y diversos de organismos multicelulares Los insectos son los únicos que sobrepasan su diversidad Su tamaño varia desde 0,3 mm a más de 8 metros Se conocen 26,646 especies de nematodos, distribuidas entre especies de vida libre (10,681); parásitos de invertebrados (3,501), de vertebrados (8,359) y de plantas (4,105) Muchos de los nematodos son de vida libre y se alimentan de bacterias, hongos, protozoos y otros nematodos (40% de las especies descritas). Otras son parásitos de animales invertebrados y vertebrados (45%). El 15 % de las especies descritas son parásitos de plantas Nematodos fitoparásitos Características generales Actualmente los nematodos parásitos de plantas se reconocen como importantes agentes patógenos agrícolas Son los causantes de grandes pérdidas en los cultivos; algunas estimaciones sugieren que causan 77 mil millones de dólares en daños en todo el mundo cada año Además del daño directo que ocasionan, facilitan el acceso de hongos, bacterias y virus, por lo tanto el daño ocasionado es mayor La mayoría de los nematodos fitoparásitos son microscópicos y miden de 250 um a 12 mm de longitud, con promedio de 1 mm, y de 15 a 35 μm de ancho Su tamaño los hace invisibles a simple vista, pero pueden ser fácilmente observados con la ayuda de un microscopio de luz o con un estereoscopio Poseen sistema digestivo, nervioso, excretor y reproductor, pero carecen de sistema circulatorio y respiratorio Al no tener sistemas respiratorio y circulatorio definidos, la difusión de agua, gases y metabolitos hacia adentro y hacia afuera, se realiza a través de la pared del cuerpo que es semipermeable; y el transporte interno se realiza mediante la mezcla del fluido psuedocelómico cuando el nematodo se mueve El cuerpo de los nematodos está formado por 2 tubos, uno dentro del otro Esquema del corte transversal de un nematodo Tubo Externo (Pared del Cuerpo) formado por: - Cutícula, - Hipodermis - Músculos - Nervios Tubo Interno formado por el Tracto Digestivo (el canal alimenticio se extiende desde la boca en el extremo anterior, hasta el ano localizado cerca de la cola Entre ambos tubos se encuentra la Cavidad del cuerpo o Pseudoceloma Pared del cuerpo Inicia con la cutícula cuyo componente principal es la colágena, es secretada por la hipodermis, está conformada por varias capas, siendo la más externa reemplazada durante el proceso de muda. Puede ser lisa o anillada superficialmente Debajo está la hipodermis con cuatro cordones hipodermales donde se localizan los cordones nerviosos La última capa es muscular. Los músculos se unen longitudinalmente a la hipodermis, permitiéndole moverse en dirección dorso ventral Entre la pared del cuerpo y el tubo digestivo hay un espacio que corresponde a la cavidad del cuerpo o Pseudoceloma Cavidad del cuerpo o Pseudoceloma Es el espacio que se encuentra entre la pared corporal y el tubo digestivo Está lleno de un líquido que contiene: agua, sales minerales, monosacáridos, aminoácidos y gases disueltos Esquema del corte transversal de un nematodo La función principal es actuar como esqueleto hidrostático y servir como medio de transporte de nutrientes y gases Dimorfismo Sexual En la mayoría de los géneros de nematodos fitoparásitos tanto la hembra como el macho tienen forma de gusano. Sin embargo algunos géneros presentan dimorfismo sexual: fenómeno en el que la hembra al llegar al estado adulto adquiere forma diferente a la del macho (cuerpo ensanchado, casi esférico o en forma de pera) Los machos adultos, sin excepción, son vermiformes Los nematodos fitoparásitos poseen en la región anterior un estilete que es usado para penetrar las células de las plantas. Los nematodos de vida libre carecen de esta estructura Estoma Estilete Nematodo de vida libre Nematodo Fitoparásito El estilete es una estructura dura, hueca que es accionado hacia afuera del cuerpo mediante músculos Con él perforan las células de las plantas e inyectan enzimas digestivas que provienen de las glándulas del bulbo basal del esófago, luego succionan los nutrientes de las células dañadas Cabeza de nematodo con el estilete saliendo Sistema digestivo Formado por: Boca Esófago (Faringe) Intestino Recto Ano Fotografía de la parte anterior de un nematodo donde se aprecia la capsula cefálica y la abertura bucal Esquema de la parte anterior de un nematodo Esofago El esófago, también denominado faringe, es muscular y tiene tres glándulas. Está dividido en: Parte anterior se denomina procorpus El bulbo medio o metacorpus se localiza a la mitad del esófago y tiene un aparato valvular que funciona como una bomba, impulsando los alimentos hacia el intestino El istmus es la parte delgada entre metacorpus y el bulbo basal La parte final del esófago se llama bulbo basal y es dónde se ubican tres glándulas salivales En algunos géneros procorpus y metacorpus están fusionados La morfología del esófago se usa en taxonomia Intestino El alimento pasa a través del esófago y entra al intestino Para evitar que el contenido del intestino se devuelva al esófago, se desarrolló una estructura entre el esófago y el intestino denominada cardias El intestino es tubular, grueso y sirve para el almacenamiento de alimento Durante el trayecto por el intestino el alimento es digerido y finalmente excretado vía recto y abertura anal Sistema reproductor Casi todas las especies poseen sexos separados El sistema reproductor de la hembra está formados por: Uno o dos ovarios Oviducto que emerge de los ovarios y paulatinamente se va transformando en útero Puede haber un receptáculo seminal Después del útero se encuentra la vagina, que desemboca al exterior a través de la vulva El sistema reproductor de un nematodo macho está formado por Uno ó dos testículos de los cuales sale un espermiducto, que en su parte distal forma una vesícula seminal con glándula eyaculadora La glándula eyaculadora se une a la parte terminal del recto y forma la cloaca, en la que hay espículas Pueden presentar bursa (aleta caudal) que son extensiones de la cutícula alrededor del poro cloacal Los machos se distinguen por la presencia de un aparato copulador en la cola, compuesto por espículas y aletas caudales Macho y hembra de Rotylenchus Izquierda: Macho y hembra de nematodo Izquierda arriba: Espícula (pene) del macho Izquierda central e inferior: Vulva de la hembra Sistema nervioso Tienen un sistema nervioso sofisticado y órganos sensoriales que les permiten encontrar planta huésped, localizar tipos de células vegetales específicas, y aparearse y reproducirse Anillo nervioso alrededor del esófago, a nivel del Istmus Cuatro cordones nerviosos longitudinales que recorren todo el cuerpo del nematodo 16 Papilas (6 Papilas labiales internas, 6 Papilas labiales externas, 4 Papilas cefálicas) Amfidios En algunas especies Fasmidios Esquema de la parte anterior de un nematodo Sistema excretor Es tubular y/o glandular Su función es primordialmente osmorreguladora Ciclo de vida de los nematodos fitoparásitos Huevo 4 Estadios Juveniles J1 J2 J3 J4 Adulto Cada etapa juvenil concluye con una muda, de tal forma que durante el ciclo hay 4 mudas La primera muda se realiza dentro del huevo, eclosionando como J2 En la mayoría de las especies el juvenil de 2º estadio es el infectivo La mayoría de las especies, en condiciones ambientales óptimas, concluyen el ciclo en 3-4 semanas Reproducción En la mayoría de los nematodos fitoparásitos los sexos están separados La reproducción casi siempre es sexual En la mayoría el macho es de menor tamaño que la hembra No es raro que los nematodos de las plantas se reproduzcan asexualmente por partenogénesis Existen pocos hermafroditas Interacciones planta-nematodo Los nematodos se alimentan de todas las partes de la planta, incluyendo raíces, tallos, hojas, flores y semillas Los fitoparásitos usan una estructura especializada llamada estilete durante el proceso de alimentación El tamaño y la forma del estilete se utilizan para clasificar los nematodos y también puede utilizarse para inferir su modo de alimentación M-metacorpus; E-esófago; S-estilete. A-Belonolaimus; B-Longidorus; C-Helicotylenchus Longidorus está mudando, nótese el estilete y la cutíula que está perdiendo Los tres nematodos son ectoparásitos, pero Belonolaimus y Longidorus se alimentan de partes profundas de las raíces utilizando sus estiletes largos, mientras que Helicotylenchus se alimenta de partes mas exteriores de la raíz utilizando su estilete corto robusto A menudo los nematodos retiran el contenido de las células vegetales, matándolas, formando grandes lesiones en los tejidos de la planta Algunos no matan a las células de las plantas que se alimentan, pero las hacen crecer, lo que produce una o más células alimenticias ricas en nutrientes para el nematodo Estas células permiten la alimentación a largo plazo. Se forman por división nuclear repetida sin división celular (células gigantes) o por la incorporación de las células adyacentes en un sincitio originado por la descomposición de las paredes celulares de células vecinas Sección longitudinal de raíz de Tabaco infectada con Meloidogyne. N: nematodo adulto y FC: células alimenticias, multinucleadas o células gigantes Muchos nematodos parásitos de las plantas se alimentan de las raíces de las plantas El proceso de alimentación daña la raíz y reduce la capacidad de la planta para absorber agua y nutrientes En raíces los síntomas típicos de daños por nematodos son: reducción de la masa de raíces, necrosis, distorsión de la estructura y/o ampliación de las raíces Raíces con síntomas típicos de daños por nematodos Los daños causado por nematodos del sistema radical dan oportunidad para que otros patógenos invadan la raíz, debilitando aún mas a la planta El daño directo a los tejidos vegetales por nematodos que se alimentan de brotes o partes aéreas son: vigor reducido, distorsión de partes de la planta, y muerte de los tejidos infectados, dependiendo de la especie de nematodo Cebolla con deformaciones ocasionas por Ditylenchus dipsaci Los síntomas aéreos de daños causados por nematodos a las raíces son semejantes a los ocasionados por otras enfermedades incluyendo la deficiencia de nutrientes, tales como: marchitez incipiente, retraso del crecimiento, bajo rendimiento y en ocasiones la muerte de la planta Existen pocos signos diagnósticos y síntomas de daño a la planta ocasionados por nematodos, que permitan identificar la enfermedad, excepto agallas radiculares, quistes, y agallas de semillas Por lo anterior, el daño a los cultivos causado por nematodos que atacan las raíces a menudo pasa desapercibido o es confundido por los agricultores Daño por Meloidogyne en cultivo de zanahoria Los patrones que se observan en campo por daños causado por nematodos en las raíces inician en un área pequeña y se extiende radialmente desde el sitio de la infección inicial, frecuentemente con la asistencia de equipos agrícolas La única manera de diagnosticar con exactitud enfermedades provocadas por nematodos, es tomar muestras de suelo y material vegetal de sitios sospechosos y extraer los nematodos para su análisis e identificación La mayoría de los nematodos parásitos de plantas son patógenos del suelo y atacan raíces Sin embargo, algunas especies se alimentan de partes aéreas de las plantas, principalmente tejidos jóvenes Hembras de Meloidogyne extraidas de raices Principales estrategias de alimentación utilizadas por los nematodos fitoparásitos Las enfermedades ocasionadas por nematodos en plantas han sido clasificadas de acuerdo con el hábitat parasítico y la sintomatología en el sistema radical y en el tejido aéreo Los nematodos fitoparásitos pueden atacar raíces, tallos, troncos, yemas, hojas, flores y semillas, sin embargo el tejido atacado varía de acuerdo con la especie de nematodo y del hospedante Cultivo de soya con grandes áreas dañadas por Heterodera glycines Estrategias o formas de alimentación Ectoparásitos Endoparásitos Migratorios Endoparásitos Sedentarios Semi-endoparásitos Nematodos de tallos y bulbos Nematodos de agallas en Semillas Nematodos foliares Xiphinema alimentándose de raíz de higuera Ectoparásitos Permanecen fuera de la planta y utilizan su estilete para alimentarse de las células de las raíces, Lo anterior le facilita cambiar de hospedera, pudiendo obtener su alimento de numerosas plantas; sin embargo su movilidad los hace muy susceptibles a las fluctuaciones ambientales y a depredadores En general, son de mayor tamaño y con estiletes más largos que los endoparásitos, lo que les ayuda a alimentarse de las partes profundas de la raíz Ponen huevos individualmente en el suelo o en la rizósfera Ejemplos: Xiphinema, Longidorus, Trichodorus, Belonolaimus, Criconemella Nematodo ectoparásito Endoparásitos Son los nematodos que penetran completamente dentro de las raíces; por consiguiente, se alimentan, se desarrollan y ponen los huevos en su interior o adheridos a ellas Estos nematodos se dividen en: - endoparásitos sedentarios - endoparásitos migratorios Hembra de Heterodera glycines en el interior de una raíz de soya Endoparásitos sedentarios Tienen un estilete pequeño y delicado; los juveniles entran al tejido de la planta donde desarrollan un sitio de alimentación fijo e inducen la formación de un sofisticado sistema de células llamado sincitio (células gigantes), se tornan inmóviles, adquieren una forma abultada para formar y depositar los huevos. Los machos carecen de aparato digestivo funcional Ejemplos: Meloidogyne, Globodera, Heterodera, Nacobbus, y Punctodera Hembra de Meloidogyne En el interior de una raíz Endoparásitos migratorios Retienen su movilidad y no están fijos en un sitio de alimentación dentro de los tejidos de la planta Se alojan y migran a través de los tejidos, no forman células modificadas de alimentación, ni saco de huevos Ejemplos representativos: Pratylenchus, Hirschmanniella, Radopholus Pratylenchus en el interior de una raíz Semi-endoparásitos La parte anterior del nematodo penetra las raíces y la parte posterior permanece en contacto con el suelo Las hembras se alimentan con el cuerpo parcialmente embebido en las raíces, son de forma irregularmente abultada, poseen un saco de huevos y se alimentan de células modificadas En general, el tamaño de los nematodos y la longitud del estilete son intermedios comparados con los endoparásitos y ectoparásitos Ejemplos representativos: Tylenchulus semipenetrans, Rotylenchulus reniformis Tylenchulus semipenetrans Nematodos de tallos y bulbos Atacan las partes superiores e inferiores de las plantas Usan películas de agua para migrar hasta el tallo de la planta y por lo tanto son más perjudiciales en condiciones húmedas La etapa infecciosa es la cuarta etapa juvenil Ejemplo: Ditylenchus spp, Bursaphelenchus xylophilus Ditylenchus dipsaci en ajo Nematodos de agallas en Semillas Fueron los primeros nematodos fitoparásitos descritos en la literatura científica en 1743 Migran como J2 en películas de agua hacia las hojas de las plantas donde se alimentan como ectoparásitos en las puntas, causando distorsión de las hojas En la floración el J2 penetra los primordios florales y comienza a alimentarse de la semilla en desarrollo, muda, continúa alimentándose, y eventualmente mata a la semilla formando agallas ennegrecidas Ejemplo: Anguina spp Anguina tritici en semillas de trigo enfermas (izq), sanas (derecha) Nematodos foliares Los adultos migran en películas de agua en los tallos hacia las hojas de su planta huésped y penetran en ellas a través de aberturas naturales (estomas) Una vez en las hojas, migran, se alimentan y destruyen tejido, mudan y ponen huevos La alimentación de los nematodos provoca clorosis intervenial y necrosis de la hoja, y finalmente la mata Son capaces de moverse de hoja en hoja si existen las condiciones ambientales adecuadas (humedad) y pueden dañar seriamente una planta Ejemplo: Aphelenchoides Daños foliares por Aphelenchoides Tipos de daños ocasionados por nematodos fitoparásitos El nematodo utiliza el estilete para perforar las células vegetales, succionar los alimentos e inyectar sustancias Estas sustancias se producen en tres glándulas localizadas en el esófago El daño mecánico causado por el estilete mientras se alimentan es muy leve El daño fisiológico es mas importante y es causado por la secreción de saliva (sustancias biológicamente activas) introducida en los tejidos de las plantas durante el proceso de alimentación Pratylenchus alimentándose en el interior de una raíz El proceso de alimentación provoca las siguientes reacciones en los tejidos vegetales Muerte o debilitamiento de los extremos de las raíces y yemas Lesiones necróticas y rompimiento de tejidos Arrugamiento y deformación en tallos y hojas Comparación entre raíces afectadas por Pratylenchus y raíces sanas Ditylenchus en cebolla Descomposición del tejido afectado por las enzimas del nematodo, causando desintegración y muerte de las células Hipertrofia e hiperplasia celular que resulta en la formación de agallas Formación de gran número de raíces laterales en o cerca de los sitios de infección Corte longitudinal de raiz de tabaco infectada con Meloidogyne. FC-Células gigantes; N-Nematodo adulto Agallas en raíz ocasionadas por Meloidogyne Meloidogyne spp Entre los nematodos fitoparásitos, los formadores de agallas pertenecientes al género Meloidogyne son considerados los de mayor importancia económica a nivel mundial por los daños que causan Ocasionan reducción notable de los rendimientos y atacan gran número de especies de plantas, que incluye la mayoría de los hortalizas, frutales y ornamentales Los síntomas ocasionados por este nematodo en las raíces de las plantas son dramáticos Como resultado de la alimentación de los nematodos, se forman grandes agallas o “tumores" en todo el sistema radical de las plantas infectadas Las infecciones severas reducen los rendimientos de numerosos cultivos y también pueden afectar la aceptación del consumidor de muchos productos vegetales Ciclo del nematodo de los nódulos Meloidogyne Inicia como huevo que se desarrolla rápidamente en J1 (primera etapa juvenil). La etapa J1 reside enteramente dentro del huevo, donde muda a J2. El J2 es móvil y es el único estado que puede iniciar la infección, atacando las puntas de las raíces en crecimiento y entrando intercelularmente Se trasladan a la zona de elongación celular donde inician un sitio de alimentación. Mediante la inyección de secreciones de las glándulas esofágicas, provocan cambios fisiológicos dramáticos en las células de la raíz, transformándolas en células gigantes. Si el nematodo muere, también lo harán las células gigantes en los que se alimenta J2 de Meloidogyne en el interior de una raíz Como con todos los nematodos, Meloidogyne pasa por cuatro etapas juveniles, progresando a través de un proceso de "muda“ En la etapa de J4, el paso de juvenil a hembras adultas globoso o machos adultos vermiformes se vuelve claramente visible, emergiendo como adultos de la cutícula J4 Hembra de Meloidogyne con masa de huevos Macho deMeloidogyne dentro de la cutícula de J4 Un solo nematodo hembra puede producir de 500 a más de 1.000 huevos La duración del ciclo de vida varía entre especies, pero puede ser tan corta como dos semanas. En las regiones más frías tienen ciclos de vida más largos Los huevos pueden permanecer en el interior del tejido de la raíz o pueden ser liberados en el suelo en una masa gelatinosa. Bajo condiciones favorables, se han reportado huevos sobreviviendo durante al menos un año en el suelo Hembra de Meloidogyne Masa de huevos Taxonomía de los nematodos fitoparasitos Phylum Nematoda Clase Secernentea Poseen fasmidios Incluye parásitos y de vida libre Orden Tylenchida Clase Adenophorea Carecen de fasmidios La mayoría son de vida libre, solo algunos son parásitos Orden: Dorylaimida Los fasmidios son órganos quimiorreceptores localizados en la región caudal - Orden: Tylenchida Suborden: Tylenchina Superfamilia: Tylenchoidae Familia: Tylenchidae Géneros: Anguina, Ditylenchus Familia: Pratylenchidae Géneros: Pratylenchus, Radopholus Superfamilia: Heteroderoidea Familia: Heteroderidae Géneros: Heterodera, Meloidogyne Superfamilia: Criconematoidea Familia: Tylenchulidae Género: Tylenchulus Suborden: Aphelenchina Superfamilia: Aphelenchoidea Familia: Aphelenchoididae Género: Aphelenchoides, Bursaphelenchus - Orden: Dorylaimida Familia: Trichodoridae Género: Trichodorus Familia: Longidoridae Género: Xiphinema, Longidorus Manejo de nematodos fitoparásitos Tradicionalmente se han usado diferentes alternativas de control dirigidas a reducir y/o eliminar las poblaciones de nematodos Durante décadas se han empleado de manera irracional una amplia gama de nematicidas químicos, muchos de los cuales son biocidas de impacto negativo sobre los organismos benéficos presentes en el suelo El impacto nocivo que los productos químicos causan a la salud humana y al medio ambiente han limitado su uso a nivel mundial Es recomendable sustituir la utilización de productos químicos por la solarización, esquemas de rotación de cultivos, mejoramiento genético y utilización de organismos antagónicos Las investigaciones se enfocan cada ves mas en la búsqueda de nuevas opciones de manejo, efectivas y ambientalmente seguras